ハリケーン「ヘレン」と「ミルトン」による洪水は、2024年9月と10月に米国南東部全域に数十億ドルの被害を与え、建物が基礎から押し出され、道路や橋が損壊した。また、数十台の電気自動車や、スクーターやゴルフカートなどのバッテリーを動力とする物体にも火災が発生しました。
ある集計によると、ヘレンからの塩分を含んだ洪水にさらされた後、11台の電気自動車と48個のリチウムイオン電池が火災に見舞われた。場合によっては、これらの火災が住宅に延焼することもあります。
リチウムイオン電池パックが発火すると、有毒なフュームが発生し、激しく燃え、消すのが非常に困難です。多くの場合、消防士の唯一の選択肢は、自然に燃え尽きるのを放置することです。
特に、これらのバッテリーを塩水に浸すと、フロリダ州消防保安官ジミー・パトロニスの言葉を借りれば「時限爆弾」になる可能性があります。バッテリーが浸水してもすぐに発火するとは限らないからだ。米国道路交通安全局によると、2022年にフロリダ州でハリケーン・イアンにより浸水した約36台のEVが火災に見舞われ、その中には嵐の後にフラットベッドトレーラーで牽引されていた数台も含まれていた。
多くの消費者はこのリスクに気づいていませんが、リチウムイオン電池はEVやハイブリッドカー、電動自転車やスクーター、電動芝刈り機、コードレス電動工具などに広く使用されています。
私は機械エンジニアで、ますます電化が進む社会におけるバッテリーの安全性の問題の解決に貢献するために働いています。ここでは、水とバッテリー火災の危険性について、すべての所有者が知っておくべきことを説明します。
塩水の脅威
リチウムイオン電池火災の引き金となるのは、熱暴走と呼ばれるプロセスです。これは、電池セル内の一連の熱放出反応のカスケードシーケンスです。
通常の動作条件下では、リチウムイオン電池が熱暴走に陥る確率は 1,000 万分の 1 未満です。しかし、セルが短絡、過熱、穴あきなどの電気的、熱的、または機械的ストレスにさらされると、この値は急激に増加します。
塩水は電池にとって特に問題となります。水に溶けた塩は導電性であり、電流が容易に流れてしまうからです。純水の導電率はそれほど高くありませんが、海水の導電率は淡水の 1,000 倍以上になることがあります。
すべての EV バッテリー パックのエンクロージャーは、内部空間を外部の要素から密閉するためにガスケットを使用しています。通常、防水等級は IP66 または IP67 です。これらの定格は高いですが、バッテリーが長時間 (たとえば 30 分以上) 浸漬された場合に防水であることを保証するものではありません。
バッテリーパックには、バッテリー内の圧力を均一にし、電力を出入りさせるためのさまざまなポートもあります。これらは、パックの筐体内に水が漏れる潜在的な経路となる可能性があります。不適切なシール定格や製造上の欠陥により、バッテリー パックが浸水した場合に水が内部に侵入する可能性もあります。
水がどのようにして火を引き起こすのか
すべてのバッテリーには 2 つの端子があります。 1 つはプラス (+) とマークされ、もう 1 つはマイナス (-) とマークされます。電球など、電気を使用して仕事をする装置に端子が接続されると、電池内で化学反応が発生し、電子がマイナス端子からプラス端子に流れます。これにより電流が発生し、バッテリーに蓄えられたエネルギーが放出されます。
バッテリー内部の化学反応により 2 つの端子間に異なる電位が生じるため、バッテリーの端子間を電子が流れます。この差は電圧とも呼ばれます。異なる電位を持つ金属製のバッテリー端子に塩水が接触すると、バッテリーがショートして急速な腐食やアーク放電が発生し、過剰な電流と熱が発生する可能性があります。バッテリーパックに浸透する液体の導電性が高いほど、短絡電流と腐食速度が高くなります。
バッテリーパック内の急速な腐食反応により水素と酸素が生成され、バッテリーのプラス側の金属端子から材料が腐食して除去され、マイナス側に堆積します。水が排出された後でも、これらの堆積した物質はバッテリーパック内に残る固体の短絡ブリッジを形成し、遅延した熱暴走を引き起こす可能性があります。バッテリーが浸水してから数日後に火災が発生する可能性があります。
完全に放電したバッテリー パックであっても、浸水時には必ずしも安全であるとは限りません。リチウムイオン電池は、充電状態が 0% であっても、プラス端子とマイナス端子の間に約 3 ボルトの電位差があるため、プラス端子とマイナス端子の間にある程度の電流が流れる可能性があります。多くのセルが直列に接続されたバッテリーストリング (電気自動車の典型的な構成) では、残留電圧が依然としてこれらの反応を引き起こすのに十分な高さになる可能性があります。
私や私の同僚を含む多くの科学者は、バッテリーパックが塩水にさらされた後に起こり、熱暴走につながる可能性のある一連の現象を正確に理解するために取り組んでいます。また、浸水したバッテリーパックによる火災のリスクを軽減する方法も模索しています。
これらには、バッテリーパックを密閉するより良い方法を見つけることが含まれる可能性があります。バッテリー端子に、より耐食性の高い代替材料を使用する。バッテリーパック内の露出端子に防水コーティングを施します。
EVオーナーが知っておくべきこと
電気自動車は、ほとんどの状況において、依然として非常に安全に運転および所有できます。ただし、ハリケーンや洪水などの極端な状況では、EV バッテリー パックが水、特に海水に浸らないようにすることが非常に重要です。リチウムイオン電池を搭載した他の製品についても同様です。
EVの場合、これは浸水が起こる前に車を被災区域の外に避難させるか、高台に駐車することを意味する。電動自転車や電動工具などの小型の物体は、建物の上層階に移動したり、高い棚に保管したりできます。
所有する EV が数時間から数日間、特に海水に水没した場合、公安の専門家は、EV を火災の危険があるものとして扱い、他の貴重な財産から離れた屋外に置くことを推奨しています。充電や操作をしないでください。バッテリーの損傷を評価するための検査については、製造元に問い合わせてください。
多くの場合、浸水した電気自動車は、さらなる検査のために牽引する必要があります。ただし、水没後も熱暴走が発生する可能性があるため、専門家の評価を受けるまで車を移動させないでください。
公開 – 2024 年 11 月 17 日午前 9:19 (IST)
#塩水の浸水で電気自動車に深刻な火災の恐れ